Борьба с земляными контурами, ищу альтернативное решение Опции

[Serg_el]

Пытаюсь найти решение, как избавиться от помех, вызванных земляным контуром.
На верхнем рисунке изображено устройство, представляющее собой приемник аналогового сигнала R, который питается от источника питания (BAT). Смонтированы на шасси, которое является общим проводником. Приемник соответственно имеет другую точку заземления относительно источника (указал в виде доп. сопротивления R1). К тому же источнику питания подключены доп. устройства, вносящие сильные помехи в цепь питания (большие возвратные токи по стойке). Стойка на рисунке обведена пунктиром и не допускает вмешательства в схему. К приемнику подключен источник сигнала (S) 2мя проводами (1.5 метра)- питающим и сигнальным (сопротивление "земляных" проводов обозначил R2, R3). Возвратный сигнальный провод заземлен в приемнике. Соответственно, имеем земляной контур, дающий помехи на входе приемника. На нижней схеме нарисовал 2 потенциальных способа решить проблему с помехами - трансформаторная развязка сигнальной цепи или непосредственное подключение "-" источника сигнала с стойке (обозначил в виде ключа).
Оба способа работают, особенно хорошо трансформаторный. Но хочется от трансформатора избавиться. Есть мысли передавать сигнала в цифровом виде, но проблема в том, что питание источника S в любом случае надо брать от приемника R, соответственно о гальванической развязке оптронами речь идти не может.
Сигнал - единицы килогерц.
Может есть альтернативные способы?

[jam]

Пытаюсь найти решение, как избавиться от помех, вызванных земляным контуром.
На верхнем рисунке изображено устройство, представляющее собой приемник аналогового сигнала R, который питается от источника питания (BAT). Смонтированы на шасси, которое является общим проводником. Приемник соответственно имеет другую точку заземления относительно источника (указал в виде доп. сопротивления R1). К тому же источнику питания подключены доп. устройства, вносящие сильные помехи в цепь питания (большие возвратные токи по стойке). Стойка на рисунке обведена пунктиром и не допускает вмешательства в схему. К приемнику подключен источник сигнала (S) 2мя проводами (1.5 метра)- питающим и сигнальным (сопротивление "земляных" проводов обозначил R2, R3). Возвратный сигнальный провод заземлен в приемнике. Соответственно, имеем земляной контур, дающий помехи на входе приемника. На нижней схеме нарисовал 2 потенциальных способа решить проблему с помехами - трансформаторная развязка сигнальной цепи или непосредственное подключение "-" источника сигнала с стойке (обозначил в виде ключа).
Оба способа работают, особенно хорошо трансформаторный. Но хочется от трансформатора избавиться. Есть мысли передавать сигнала в цифровом виде, но проблема в том, что питание источника S в любом случае надо брать от приемника R, соответственно о гальванической развязке оптронами речь идти не может.
Сигнал - единицы килогерц.
Может есть альтернативные способы?

Применяю нижнюю схему, но со своим источником питания. И всё равно помехи лезут, но конечно их гораздо меньше.

[shf_05]

а помехи то на какой частоте идут ВЧ?

[Serg_el]

а помехи то на какой частоте идут ВЧ?

Да те же килогерцы от оборудования, подключенного к этой стойке.

[Rockstein]

Да те же килогерцы от оборудования, подключенного к этой стойке.

Так а что получилось при питании от DC-DC конвертера?

[Serg_el]

Так а что получилось при питании от DC-DC конвертера?

Предложенного изолирующего? Пока не найду с адекватной ценой (1Вт, 12В). И есть одна проблема - узкий диапазон входного напряжения у тех, что я нашел.

[Ariel]

Вы так и не разьяснили насчет количества проводов. Если проводов 4, то никакой проблемы с помехами быть не должно, если только на входе приемника используется дифференциальный усилитель, о чем писали ниже. Нет необходимости в изолированном источнике. Если же проводов всего 2, и по ним вы передаете и питающее напряжение, и сигнал, то это другое дело. тогда действительно от помехи непросто избавиться.

[Serg_el]

Вы так и не разьяснили насчет количества проводов. Если проводов 4, то никакой проблемы с помехами быть не должно, если только на входе приемника используется дифференциальный усилитель, о чем писали ниже. Нет необходимости в изолированном источнике. Если же проводов всего 2, и по ним вы передаете и питающее напряжение, и сигнал, то это другое дело. тогда действительно от помехи непросто избавиться.

Я имел ввиду 2 кабеля - сигнальный и питающий (в каждом из них по 2 провода). Вход приемника не дифференциальный, сигнальный "-" заземлен на стойку. Оттуда и помехи. Дифференциальный вход у выходного усилителя источника сигнала. Я так понимаю, что нужно на конце сигнального кабеля (возле приемника) ставить еще диф.усилитель, с резисторными сборками для обеспечения высокого CMRR.

Я использую LT1777, правда степдаун, вам может не совсем подойдет. Но у него можно задать крутизну фронтов. Помех вч от крутых фронтов вообще нет. Питаю им чувствительную аналоговую часть, естественно с фильтрами и всей обвязкой

Я вообще-то имел ввиду изолирующий DC/DC, а так обычно использую связку DC/DC и малошумящий LDO, питание очень чистое получается.

[Rockstein]

Я вообще-то имел ввиду изолирующий DC/DC, а так обычно использую связку DC/DC и малошумящий LDO, питание очень чистое получается.

Яволь, конечно, только изолирующие флай бэк и малошумящий стабилизатор. Прошу прощения, стормозил

для диффиренциального усилиталя, схему которого привел korolkov24, CMRR равно погрешности резисторов. То есть примените 1% резисторы - получите 2% разбаланс (один резистор в паре пойдет в минус, другой в плюс), то есть 34dB. Примените 0.1% - получите 54dB. Естественно сопротивление резисторов должно быть достаточно большим чтобы пренебречь сопротивлением проводов и выходным сопротивлением усилителя на стороне передатчика.

Не знаю, но на ум приходят AD620 или AD8221 и никаких подгонок резисторов. Опять туплю?

[Serg_el]

Не знаю, но на ум приходят AD620 или AD8221 и никаких подгонок резисторов. Опять туплю?

Имеются в виду резисторы, задающие коэффициент усиления.

для диффиренциального усилиталя, схему которого привел korolkov24, CMRR равно погрешности резисторов. То есть примените 1% резисторы - получите 2% разбаланс (один резистор в паре пойдет в минус, другой в плюс), то есть 34dB. Примените 0.1% - получите 54dB. Естественно сопротивление резисторов должно быть достаточно большим чтобы пренебречь сопротивлением проводов и выходным сопротивлением усилителя на стороне передатчика.

Я тут вычитал, что при использовании резисторных сборок можно получить разброс намного меньший погрешности ряда. Например, в сборке 1% резисторов, отличия между резисторами в сборке много меньше 1%.

[Microwatt]

Имеются в виду резисторы, задающие коэффициент усиления.
Я тут вычитал, что при использовании резисторных сборок можно получить разброс намного меньший погрешности ряда. Например, в сборке 1% резисторов, отличия между резисторами в сборке много меньше 1%.

Да, в пределах одной партии разброс кажется небольшим и обычно смещен в одну сторону.
Серьезные производители дают полную картину в даташитах. разброс параметров подчиняется т.н. нормальному распределению. График этой функции имеет колоколообразную форму, похож на резонансную характеристику добротного контура. Грубо говоря, в партии из 1000 резисторов с номинальным допуском в 1% будет 800 с допуском 0.3%, 150 - с допуском 0.6% и 50 шт почти процент. И вся партия может быть чуть смещена по центру "резонанса" в плюс или в минус.
Потому, при единичном производстве можно резисторы подобрать. В серии приходится рассчитывать на вот те, 50 худших, либо вводить подстройку.

[Serg_el]

Да, в пределах одной партии разброс кажется небольшим и обычно смещен в одну сторону.
Серьезные производители дают полную картину в даташитах. разброс параметров подчиняется т.н. нормальному распределению. График этой функции имеет колоколообразную форму, похож на резонансную характеристику добротного контура. Грубо говоря, в партии из 1000 резисторов с номинальным допуском в 1% будет 800 с допуском 0.3%, 150 - с допуском 0.6% и 50 шт почти процент. И вся партия может быть чуть смещена по центру "резонанса" в плюс или в минус.
Потому, при единичном производстве можно резисторы подобрать. В серии приходится рассчитывать на вот те, 50 худших, либо вводить подстройку.

Это понятно, но там имелось ввиду, что в одной сборке разница между резисторами много меньше точности самой сборки. Собственно, в диф. усилителях и требуется, чтобы разница между резисторами была минимальной (т.е. входные резисторы д.б. равны, то же касается резисторов в ОС).

[Alexashka]

Это понятно, но там имелось ввиду, что в одной сборке разница между резисторами много меньше точности самой сборки. Собственно, в диф. усилителях и требуется, чтобы разница между резисторами была минимальной (т.е. входные резисторы д.б. равны, то же касается резисторов в ОС).

Непонимаю, зачем искать какуюто сборку? Возьмите "сборку" в интегральном испольнении -AD620, который тут упоминали, и получайте спокойно 100дб CMRR (ну на высоких частотах конечно меньше будет, но у псевдо-дифф.каскада с резисторами будет такаяже картина)

[Serg_el]

Непонимаю, зачем искать какуюто сборку? Возьмите "сборку" в интегральном испольнении -AD620, который тут упоминали, и получайте спокойно 100дб CMRR (ну на высоких частотах конечно меньше будет, но у псевдо-дифф.каскада с резисторами будет такаяже картина)

И это тоже один из вариантов

Для исключения трансформатора придётся использовать дополнительный симметричный усилитель, расположенный рядом с приёмником или схему с компенсацией по дополнительным проводникам.

Спасибо, тоже интересно.

В. С. Гутников
Интегральная электроника в измерительных устройствах
Ленинград, Энергоатомиздат, 1988

Тут описана идея дифференциальных усилителей с несколькими гальванически развязанными источниками питания. Точность отношения резисторов не нужна вовсе, зато приобретает значение неидеальность гальванической развязки. При современных доступных и дешевых DC/DC, возможно, есть смысл..

..Давно, когда-то, спроектировал такой усилитель, для семафора. Но, до железа не дошло. Все собираюсь к этому вернуться, интересно.

За книгу спасибо, а вот найденные мною изолирующие DC/DC имеют слишком малый диапазон входного напряжения (это принципиальный момент).